Фамилия Килмухаметов — редкий пример того, как русская патронимическая модель (суффикс -ов) накладывается на сложное арабо-тюркское имя, не заимствованное через православные святцы. Её основа — мужское личное имя Килмухамет, которое бытует у башкир и татар. Если разобрать это имя на части, получается: «кил» (тюркское «приходи», повелительное наклонение) и «Мухамет» — народная форма имени пророка Мухаммеда. Буквально Килмухамет означает «приди, Мухаммед» — это имя-пожелание, распространённый в исламской традиции способ попросить у высших сил ребёнка, назвав его в честь почитаемого религиозного деятеля.

По суффиксу -ов сразу видно, что фамилия оформлена по русскому стандарту: так в XIX–XX веках фиксировали в документах тюркские имена, превращая их в наследственные фамилии. В самой татаро-башкирской среде встречается и вариант без суффикса — Килмухаметовы, но с русским окончанием фамилия закрепилась шире. Географически она почти целиком привязана к Башкортостану и прилегающим районам Татарстана, реже попадается в Челябинской и Оренбургской областях.

Словообразовательный нюанс: в отличие от фамилий на -ин, где основа часто указывает на мать (Ильин, Гаврилин), здесь суффикс -ов однозначно отсылает к отцу. То есть Килмухаметов — буквально «сын Килмухамета». Никаких профессиональных или сословных корней в фамилии нет: предки могли быть и крестьянами, и муллами, и торговцами — имя не давало подсказки о роде занятий, только о вере.

Не стоит путать Килмухаметовых с однокоренными Мухаметовыми или Мухамадеевыми. Первое имя (Килмухамет) — составное и редкое, а значит, и фамилия встречается значительно реже. По переписям и телефонным справочникам, носителей Килмухаметовых в России — не более нескольких тысяч человек, и почти все они сосредоточены на Урале.